说起大脑，会有人认为“脑容量越大越聪明”，但在大脑的进化中，脑容量的变大并不与人类智力的提高有着必然正相关性。
在数百万年以至更长的时间内，我们的皮肤和毛发到肌肉和骨骼，都产生了巨大的变化。其中，对我们人类尤为重要的一个演变就是大脑的进化。我们的大脑在进化中变得复杂，并且伴随有新的脑区产生。
图片来自百度图片
这一次，就让我们来聊一聊“进击”的大脑！
祖先的大脑
让我们先来比较一下我们祖先古人类和现代人的大脑的差异（见图1）。可以看到，人类进化过程中大脑的容量（也就是“脑容量”）发生了显著增大，增大了甚至约3倍！而到了现代，我们的脑容量却略有减小（这可能是由于我们大脑的进化策略发生了改变）。
图1. 人类进化中脑容量的变化，脑容量的单位是毫升
（图片翻译自http://aquatic-human-ancestor.org/anatomy/brain.html）
实际上，眼尖的小伙伴们还可以发现，在人类进化的过程中，大脑的形状也在发生着改变，尤其是大脑前部的部分（被称为“额叶”）出现了明显的增大。即便是与脑容量相差不大的智人与现代人，大脑的形状上也有差异，智人的大脑更加细长，现代人的大脑更圆一点儿！（见图2，左边是智人的大脑，右边是现代人的大脑）
图2 . 智人和现代*脑形状的比较
（图片来自https://phys.org/news/2018-01-modern-human-brain-emerged.html）
关键的“额叶”
以上大脑的这种变化有什么样的意义呢？ 一般来说，脑容量的增大意味着更多的神经细胞，可以为形成更为复杂的神经网络提供空间和基础，但是，这不是绝对的，脑容量并不与智力成正比，地球上存在着很多动物的大脑容量都比人类的要大。人类脑容量的增大和智力提高中的一个关键是——额叶的增大。
图3. 人类大脑的分区。
（图片来自Henry Vandyke Carter - Henry Gray (1918) Anatomy of the Human Body）
额叶位于我们大脑的前部（图3中蓝色区域），是哺乳动物大脑中最大的脑区，负责诸如逻辑推理、计划、问题思考、情感表达、性行为、语言、记忆、道德、社会行为等复杂行为。
其中，额叶的前部，即前额叶，更是在复杂的认知行为，个性表达，决策制定和社会行为中起到决定性作用。在图4中，我们比较了一下猫、狗、猕猴和人的大脑中，前额叶所占的比例，不难发现，不仅仅人类的大脑体积最大，其前额叶所占的比例也是最大的！
图4. 猫，狗，猕猴和人的前额叶所占比例的比较
（图片来自http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_05/a_05_cr/a_05_cr_her/a_05_cr_her_1a.jpg）
进化中的“新皮质”
事实上，按照生物进化的先后顺序，大脑可以分为三个部分：古皮质(archeocortex)、旧皮质(paleocortex)和新皮质(neocortex)。其中，古皮质往往与嗅觉有关，被认为是进化中最先出现的，而新皮质则往往与多种其他感觉有关（视觉、听觉和触觉等）以及运动控制、空间感知、语言和认知等，被认为是进化中最晚出现的，旧皮质则介于二者之间。
通过比较不同动物的大脑，可以发现：从鱼类到两栖动物（如蛙类等）和爬行动物（如鳄鱼等），再到哺乳动物（如鼠等），直至灵长类动物（如猴，黑猩猩）和人类，就其在脑中的所占比例，古皮质和旧皮质越来越小，而新皮质的则越来越大（图5）。
图5. 进化中的新皮质。粉红色的脑区表示新皮质
（本图来自http://www.brain.riken.jp/en/aware/evolution.html）
多种多样的大脑
说了这么多，让我们也来看看其他动物的大脑还有哪些不同吧。
让我们先来看看我们日常最常见到的一种小虫子——果蝇(fruit fly)。果蝇与我们的脑的体积上存在着巨大差异（图6）。相比于我们人类大脑具有的860亿个神经元，果蝇只有13万左右的神经元。虽然小，但是果蝇的脑结构却并不简单，核团分布有序，其中也存在着错综复杂的神经连接所形成的神经元网络。
图6. 果蝇的脑。
（左图来自https://medicalxpress.com/news/2015-12-collaborative-brain.html
by: Louise Cro*y/The University of Sheffield
右图来自http://discover.news.163.com/10/0414/09/647IO5K2000125LI.html）
再来看一看鼠、猫、黑猩猩和海豚的大脑（图7）。不难看到，这些大脑的形状和体积都有巨大的差异。值得注意的是，这些哺乳动物的大脑相比于身体的比例都比较大，并且，大脑中出现了越来越多的“褶皱”，这使得在有限的颅空间内，大脑中脑皮层的表面积更大，尤其是之前提到的“新皮质”的体积变大。
图7. 其他哺乳动物和人类大脑的对比。
（图片来自https://voer.edu.vn/m/the-central-nervous-system/7d563913）
让我们再来看看两个庞然大物的大脑——非洲象和鲸。
体重约为成年人体重50倍的非洲象的大脑体积大约是人类大脑的3倍，但是，它的大脑其中的相当多数量的神经元位于小脑（很多都用来管理它的大鼻子了），而它大脑皮层中的神经元数量却只有人类大脑皮层的1/3！（难怪大象没有人类聪明~）
图8. 人类和非洲象的大脑比较。左边为人类大脑，右边为非洲象大脑。
（图片来自文献【3】）
而鲸的大脑则更大，可达9公斤重！（当然，鲸的自身重量可达100多吨）其中，抹香鲸的大脑是世界上已知动物中最大的大脑。但是，它的大脑在自身体重的占比却远远低于人类（成年人体重约为70公斤，而大脑则可达1.5公斤）。所以，仅靠着硕大的脑子，鲸也没能超过人类。
- 本文作者系复旦大学脑科学博士
------the end------
参考文献：
Neubauer S, Hublin J-J (2012). The evolution of human brain development. Evol Biol 39: 568–586.
Yang Y, Raine A (November 2009). Prefrontal struct*al and functional brain imaging findings in antisocial, violent, and psychopathic individuals: a meta-analysis. Psychiatry Research. 174 (2): 81–8.
Suzana Herculano-Houzel(November 2009).The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain. Front. Hum. Ne*osci., 09.
封面图片来自《大头儿子与小头爸爸》海报
网络图片版权归原作者所有
文章及图片（除标注外）为上海科技馆所有
未经允许，禁止转载
你的文章也可以登上科技馆官微和官网啦
投稿请戳 tougao@sstm.org.cn